肿瘤微环境的免疫细胞、信号传导通路及相关治疗展望

伍学强 惠卉

肿瘤是一种因基因突变形成的可遗传的疾病，在肿瘤发展的各个阶段中，正常细胞内的遗传物质结构改变，从而获得肿瘤细胞的特征。这些特征包括无限制的增殖能力、遗传和表观遗传变异、生长信号的自体产生、血管的持续生成、对抑制信号的抵抗、对细胞程序性死亡或衰老的抵抗、对免疫系统的逃逸以及组织侵袭和远处转移，这些特征是肿瘤发生的始动因素，也驱动了肿瘤的发展及转移。

在肿瘤组织中，细胞群的异质性可以解释为，某些亚克隆通过选择优势在肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）中生长超过其他克隆。但是肿瘤组织并不仅仅包括肿瘤细胞群，TME 也是肿瘤的重要组成部分。TME 是一个高度结构化的生态系统，包括多种免疫细胞、成纤维细胞（CAFs）、细胞外基质（ECM）等。TME 中的各种细胞可以是肿瘤抑制性的，也可以是肿瘤支持性的。这些成分可能因组织类型而异，并随着肿瘤的进展而改变。

根据TME 中免疫细胞的空间分布情况，将肿瘤分为三种基本的免疫表型：免疫炎症型（immuneinflammed）、免疫排斥型（immune-excluded）和免疫沙漠型（immune-desert）。“热肿瘤”通常指免疫细胞浸润的肿瘤，而“冷肿瘤”肿瘤内部以及周围的组织细胞被免疫细胞浸润的部分较少。免疫检查点阻断疗法（ICB）通过增强内源性的T 细胞的功能，从而发挥抗肿瘤效应。免疫性热肿瘤有较高的T细胞浸润，并对ICB 反应较好。免疫性冷肿瘤，如胶质母细胞瘤和胰腺癌，对ICB 通常有耐药性。由于大多数实体肿瘤无法产生足够的内源性免疫反应，对于ICB 的反应有限。肿瘤往往通过多种细胞及调节途径来逃避免疫系统，可以通过阻断这些免疫逃避途径来增强对ICB 的反应。对于免疫性冷肿瘤，也可以靶向特定的细胞类型，如肿瘤相关巨噬细胞（TAMs），可以与基于T 细胞的免疫疗法结合以改善疗效，由此发现或许可以通过改变或修复TME，以提高肿瘤免疫治疗效果。对此，我们分析TME 中的细胞成分、生理和病理特性，以寻求更合适的肿瘤治疗方案。

1 TME 的免疫细胞

在不同的TME 中，免疫细胞的组成不同，通常包括定量与功能不同的CD4+T 细胞、CD8+T 细胞、自然杀伤（NK）细胞、树突状细胞（DCs）、TAMs、肿瘤相关中性粒细胞（TANs）、先天淋巴样细胞（ILCs）等。1.1 T 细胞 TME 中存在多个T 细胞亚群，每一个T 细胞亚群都具有独特的抗原受体（TCR），能够识别独特抗原。由于CD8+T 细胞可识别肿瘤细胞上存在的异常肿瘤抗原，从而消除靶向肿瘤细胞，所以CD8+T 细胞的存在经常与癌症患者的良好预后相关。已有研究证实TME 中Th1 细胞浓度的升高与各种恶性肿瘤的良好预后相关。Th1 细胞可释放细胞因子，如白细胞介素-2（IL-2）和干扰素-γ（IFN-γ），从而发挥其促炎特性，并促进CD8+T 细胞功能。

1.1.1 自然调节性T 细胞 自然调节性T 细胞可分为天然存在的自然调节性T 细胞（nTregs）和诱导产生的适应性调节性T 细胞（aTregs 或iTregs）。nTreg 主要为CD4+CD25+Treg，1995 年由日本学者Sakaguchi 等首次报道[1]。Treg 细胞通过抑制免疫细胞的活化和功能，发挥平衡免疫反应的作用。当机体内Treg 细胞数量增多及功能增强时，其免疫抑制功能升高，机体处于高度免疫耐受状态，为肿瘤的发生和发展提供了逃逸免疫攻击的优势环境[2]，多种肿瘤患者中均能检测到Treg 细胞数量增多[3]。有研究表明，胃癌患者外周血CD4+CD25+Treg 细胞比例明显升高，且细胞比例随肿瘤负荷的变化而变化，与胃癌的发生、发展及肿瘤浸润转移存在一定相关性，证实CD4+CD25+Treg 细胞对胃癌患者病情评估、监测机体免疫状态及判断预后具有一定临床价值[4]。肿瘤患者体内Treg 细胞数量增多，能抑制宿主的抗肿瘤免疫应答，促进肿瘤的发生、发展及转移，与患者的生存率显著相关。有报道显示多种药物化疗后肿瘤患者外周血中Treg 水平降低[5，6]，提示肿瘤中Treg 细胞的聚集抑制机体的抗肿瘤免疫，介导免疫耐受，从而促进肿瘤生长侵袭，预示患者预后不良。Beyer 等研究发现，氟达拉滨可使Treg 细胞数目减少，Treg 细胞抑制功能明显减退[7]。

FoxP3目前作为Treg 细胞的分子标记物，是决定CD4+CD25+Treg 功能的关键基因。FoxP3在Treg细胞中的稳定表达依赖于其基因序列中特定去甲基化区域的去甲基化状态，有研究发现，该区域的甲基化状态可以用于区分Treg 细胞和非Treg 细胞[8]。既往的研究表明，FoxP3+Treg 细胞与肿瘤的早期复发转移相关，且可通过抑制CD4+T 淋巴细胞来发挥肿瘤抑制作用[9]。Ghiringlle U 等综述了FoxP3+Treg细胞与结肠癌的既往文献，结果显示肿瘤中浸润高密度的FoxP3+Treg 细胞提示患者的预后较好[10]。Huang 等研究也发现，结直肠癌中FoxP3+Treg 细胞的表达与预后较好相关[11]。所以FoxP3+表达可能作为肿瘤良好预后的预测指标，且作为治疗的潜在靶点值得进一步研究。

1.1.2 适应性调节性T 细胞（aTreg 或iTreg）适应性调节性T 细胞（aTreg 或iTreg），如Tr1（Tregulatory1）和Th3，起源于外周幼稚T 细胞，在微量抗原或免疫抑制性细胞因子的诱导下发育形成。Tr1 和Th3 等细胞主要通过分泌白细胞介素-10（IL-10）和转化生长因子-β（TGF-β）抑制效应细胞的增殖与功能，抑制幼稚型和记忆型T 细胞的增殖反应。当与CD4+CD45+RBhi 细胞共同移植给SCID 小鼠时，Tr1细胞能有效预防自身免疫性肠炎的发生[12]。在接受干细胞移植的重症免疫缺陷患者体内也发现了Tr1 细胞。此外，Tr1 和Th3 等细胞还可分泌白细胞介素-2（IL-2），参与维持NK 细胞的平衡和活性，从而在肿瘤的免疫抑制过程中发挥关键作用。Th3 细胞受到抗原特异性激活后，可分泌TGF-β以及不同水平的IL-4 和IL-10，对Th1 和Th2 可产生抑制作用。

1.2 TAMs通过对不同肿瘤中TAMs 的比较分析，研究者发现集落刺激因子-1（CSF-1）和单核细胞趋化蛋白2（CCL2）是巨噬细胞募集的主要趋化因子，在小鼠肿瘤模型中，CSF-1 的消耗导致巨噬细胞数量减少，并抑制了肿瘤转移，CSF-1 在乳腺癌细胞骨髓转移和招募TAMs 的过程中也起到了关键作用[13]。同时如果阻止CCL2 和表达CCR2R 的单核细胞的结合，可以抑制巨噬细胞进入乳腺癌小鼠模型体内位于肺部的转移灶，从而延缓肿瘤转移，延长小鼠生存期[14]。

TAMs 可分为M1 和M2 两种亚型，分别具有抑制肿瘤和促进肿瘤的作用。在TME 中，TAMs向不同亚型的分化过程也受细胞因子的调控。通常，CSF-1 可诱导TAMs 向M2 样表型分化[15]。有研究表明，TAMs 通过释放细胞因子到TME 中，参与肿瘤发生的进程[16]。M1 型TAMs 产生活性氧（ROS）和促炎细胞因子，如IFN-γ、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-2 和IL-1β，这些因子在杀伤肿瘤细胞中发挥关键作用。相反，M2 型TAMs 产生具有抑制免疫反应效应的细胞因子，如IL-10 和TNF-β，从而促进肿瘤进展。此外，M2 型TAMs 通过分泌TGF-β1 诱导肝癌细胞发生上皮细胞-间充质转化（EMT），获得较高的侵袭能力[17]。同时有研究证实TAMs 可通过IL-6/STAT3 信号通路促进肿瘤干细胞增殖[18]，通过分泌趋化因子，如CXCL8和CXCL12 等，促进肿瘤干细胞分化[19]。研究发现，通过抑制CSF-1 间接消耗TAMs，可显著降低乳腺癌患者的血管生成潜能和肿瘤负荷[20]。因此，TAMs 可作为有效的潜在靶向治疗靶点。

1.3 DCsDCs 作为抗原提呈细胞，其主要职责是识别、捕获及向T 细胞呈递抗原。DCs 可进一步分为传统树突状细胞（cDCs）和浆细胞样树突状细胞（pDCs），其中cDCs 又可分为cDC1s 和cDC2s。虽然DCs 参与向T 细胞提呈肿瘤抗原和形成抗肿瘤免疫应答过程，能有效控制肿瘤生长，但是其表型和功能受到多种分子和细胞的影响，在TME 中可能发挥不同甚至相反的功能。在生理状态下，DCs主要以未成熟的形式存在，具备强大的抗原摄取能力，其共刺激分子表达较低，细胞因子分泌量有限。当受到病原相关分子模式（PAMPs）、损伤相关分子模式（DAMPs）或某些细胞因子的刺激时，DCs 会活化和成熟，并迁移至淋巴结（LNs），进一步激活初始T 细胞。

在TME 中，肿瘤不仅能抑制DCs 的成熟，还能造成DCs 发育分化障碍。有研究证实，PI3K-AktmTORC1 通路在小鼠DCs 的发育分化中发挥作用，特别对于依赖Flt3L 的CD8+DCs、pDCs 以及朗格汉斯细胞（LCs）。DCs 中mTORC1 活性增强会导致线粒体活性增强，进而增加活性氧的含量，后进一步造成DCs 发育分化受损。mTOR 抑制剂依维莫司已用于一线靶向药物治疗失败后的肾细胞癌和乳腺癌[21]。传统mTOR 抑制剂雷帕霉素可以抑制mTORC1，但同时反馈性地增加PI3K 信号活跃度，从而影响治疗预后。近年研究者发现第二代抑制剂可同时抑制mTORC1/2 和PI3K 活性，在肿瘤治疗上颇具前景[22]。

1.4 肿瘤相关中性粒细胞（TANs）中性粒细胞是最早被炎症性趋化因子招募到感染部位的吞噬细胞，在组织损伤和感染过程中的炎症急性期进入受损部位，产生促炎介质，释放中性粒细胞胞外陷阱（NETs），吞噬病原体。中性粒细胞是外周血中最丰富的白细胞，能有效地跨越生理屏障进入实体瘤，在肿瘤组织中含量较高。大量研究表明，TME 影响中性粒细胞分化及不同亚群的出现，包括发挥抗肿瘤作用的N1 和促肿瘤作用的N2[23]。

在TME 中，中性粒细胞的抗肿瘤或促肿瘤作用取决于肿瘤的分期和类型。研究表明，中性粒细胞在疾病的早期阶段具有抗肿瘤特性。然而，随着肿瘤的进展，中性粒细胞经常发挥免疫抑制作用，促进肿瘤发展[24]。TANs 通过分泌VEGF、MMP9/8和髓过氧化物酶（ROS）促进肿瘤的发生、发展和转移。此外，TANs 产生精氨酸酶1（ARG1）、ROS 和诱导型一氧化氮合酶（iNOS），可抑制CD8+T 细胞和NK 细胞在TME 中的功能。TANs 也在TME 中释放NETs，其中包含基质金属蛋白酶（MMPs）、中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）和组织蛋白酶G（CG）。这些介质减少炎症细胞因子的分泌，促进肿瘤的进展和转移[25]。Albrengues 等[26]研究表明NETs 为促进肿瘤转移所必需，消除NETs 可以维持肿瘤细胞休眠状态并延长其不发生远处转移的生存期。综上，TANs 可以促进肿瘤发展及转移，因此，靶向或重编程这些细胞可以改善免疫治疗中的抗肿瘤反应。在肿瘤细胞转移的各个阶段以中性粒细胞为靶点治疗可以显著抑制肿瘤侵袭，目前CAR-中性粒细胞也是CAR 治疗研究领域的前沿。CAR-中性粒细胞显示出良好的抗肿瘤活性[27，28]。

1.5 ILCsILCs 是在TME 中发现的一组具有异质性的单个核细胞，这些细胞与NK 细胞具有相似性，并且在肿瘤的抑制和进展过程中发挥重要作用。根据分泌细胞因子和表达转录因子的差异，ILCs 可分为ILC1、ILC2 和ILC3 三个亚型[29]。

ILC1 与NK 细胞拥有高度的相似性，ILC1 可以表达T-bet、NKp46，分泌颗粒酶介导肿瘤杀伤，且可以通过产生TNF-α 和IFN-γ 来抑制肿瘤细胞增殖并诱导肿瘤细胞凋亡[30]。ILC2 主要通过分泌与Th2 相关的细胞因子，如IL-5、IL-4 和IL-13，可产生抗过敏及炎症反应[31]，也可通过PD-1、IL-4、IL-13 募集巨噬细胞和髓源性抑制细胞（MDSC）。ILC2 的分化依赖于转录因子GATA3[32]，在TME 中的抗肿瘤或促肿瘤作用具体取决于肿瘤类型的不同[33]。ILC3 包括三个亚群：ILC3-淋巴组织诱导细 胞（LTi）、NCRILC3 和NCR+ILC3，可 在TGF-β信号作用下分化为ILC 性调节细胞（ILCreg），分泌IL-10 进一步促进肿瘤生长。ILC3 同时也分泌IL-17、IL-22。研究表明，ILC3 产生的IL-17 和IL-22可诱导结肠癌的进展[34]。

ILCs 具有较高的可塑性，可以根据不同的刺激和肿瘤类型转化为不同的表型。TGF-β 是调控ILCs 发育的主要信号分子，能够诱导NK 细胞分化为ILC1 样细胞，且各表型之间也会发生相互转化，ILC3 在IL-12 作用下分化为ILC1，而ILC1 可能在IL-23 和视黄酸的作用下转化为ILC3。不同肿瘤中的ILC 类型也不同，ILC1 主要在黑色素瘤中发挥抗肿瘤活性[35]，ILC2 与胃和乳腺肿瘤有关[36]，ILC3在结肠癌中较多[37]，这种可塑性为基于ILCs 的新治疗方法提供了可能性。

2 TME 的细胞因子

肿瘤细胞通过诱导非癌宿主细胞的招募与重编程，以及调整血管系统和细胞外基质的结构，从而构建一个有利于肿瘤生长的环境。这一过程的核心在于肿瘤细胞与TME 中常驻或新招募的细胞之间的异质性相互作用。在TME 中存在多种调节细胞间作用的机制，包括细胞间的直接接触以及旁分泌信号传导等方式。细胞因子的细胞通信作用在TME 中发挥了关键作用。在肿瘤中普遍存在细胞因子表达的改变和失调。在TME 中，肿瘤细胞通过分泌细胞因子来抑制免疫应答。

2.1 IL-6在所有细胞因子中，IL-6 在肿瘤发病机制中的作用较为显著，是刺激肿瘤细胞增殖、存活和转移的关键因子。在体外试验中，针对小鼠模型的研究结果显示，IL-6 通过介导肿瘤细胞与激活的肿瘤浸润细胞（如CAFs）之间的相互作用，促进免疫抑制。在肺癌模型中，IL-6 促进巨噬细胞向M2极化，导致CD8+T 细胞中PD-1 mRNA 表达升高。此外，IL-6 影响MDSC，通过抑制抗原特异性和非特异性的T 细胞反应来促进肿瘤进展。研究显示，胃肠胰神经内分泌肿瘤（GEP-NETs）中IL-6 表达升高与疾病进展相关，且IL-6 水平升高与较高的GEP-NET 分级相关[38]。研究还表明，IL-6 在胃肠道肿瘤的免疫和化疗耐药性中的作用，可作为预后标志物和潜在的免疫治疗靶点[39]。肿瘤细胞为逃避免疫系统攻击可释放免疫抑制细胞因子，如IL-10，从而抑制T 细胞的活性，阻碍其产生有效的抗肿瘤反应。

2.2 TNF-αTNF-α 在肿瘤中的作用也受到广泛关注。在TME 中持续产生的TNF-α 具有抗凋亡作用，可能介导免疫细胞相互作用，并诱导一系列促进肿瘤发展的机制。TNF-α 可介导EMT 的过程，增强上皮细胞对间充质表型的获得，导致上皮细胞极性和粘附丧失，从而促进肿瘤转移过程[40]。

2.3 其他细胞因子临床前研究数据充分支持，通过增强具有生长抑制和免疫刺激作用的细胞因子，如干扰素、IL-2、IL-7、IL-12 和IL-15[41]，可以有效抑制肿瘤的发生发展。此外，常见的炎症性细胞因子，如IL-1β、IL-2 和IFN-γ，在TME 中呈过表达，这些细胞因子可作为肿瘤的预后标志物，通过靶向它们转导的信号，有望增加免疫治疗的效果[42]。这些发现推动了多种细胞因子及其拮抗剂的临床试验，并揭示了相关治疗在研药物的生物活性。目前细胞因子治疗策略在临床试验中主要针对晚期肿瘤患者，但疗效仍较为有限。

3 TME 的免疫细胞信号传导

3.1 VEGF 信号通路肿瘤需要强大的血液供应以支持其生长和扩散，因此会释放VEGF 等信号分子以诱导新血管的形成。血管生成信号对肿瘤的生长和扩张具有关键作用。在胶质母细胞瘤中，VEGF 信号通路的增强作用会驱动EMT，从而促进肿瘤的侵袭和转移，并通过抑制免疫细胞活性来削弱免疫系统的抗肿瘤作用。研究发现TGF-β 表达上调会促使VEGF-A 分泌，刺激血管生成，新生成的血管将为肿瘤细胞的生长提供营养物质，助力肿瘤细胞的生长和转移[43]。目前，临床上具有多种靶向TGF-β 通路的在研药物，以阻断其致瘤效应，同时保留其潜在的肿瘤抑制功能，从而提高肿瘤治疗效果。TGF-β 靶向药NIS793 对于胰腺癌的治疗已进入Ⅲ期临床试验[44]。

3.2 cGAS-STING 信号通路在TME 中，cGASSTING 信号通路在肿瘤细胞和免疫系统之间的相互作用中发挥着关键作用。这一通路作为先天免疫反应的基础，通常反映细胞应激或感染。在TME中激活后，cGAS 会对DNA 损伤或病毒感染等因素作出反应，合成环状GMP-AMP，进而激活STING二聚体。该通路通过促进IRF3 介导的I 型干扰素合成以及NF-κB 介导的促炎因子（TNF、IL-1β和IL-6 等）合成两条通路调控细胞免疫应答[45，46]。研究证实cGAS-STING 通路可以介导TET2 缺失导致的克隆性造血发生，抑制该信号通路可以有效地缓解TET2 缺失诱发的小鼠血液系统发育异常以及后续的血液系统恶性疾病[47]。cGAS-STING 通路不仅可以促进DCs、巨噬细胞和NK 细胞的参与，增强抗肿瘤免疫，还有助于促进适应性免疫反应，增强细胞毒性T 细胞对肿瘤细胞的识别和靶向性[48]。针对cGAS-STING 信号通路与免疫检查点抑制剂联合治疗的深入研究有望成为改善肿瘤治疗结果的有效治疗方法。

3.3 Siglec 通路Siglecs 是一类细胞表面受体，作为跨膜受体，可以介导细胞与细胞或细胞与病原体间的相互作用。Siglecs 能够识别细胞表面含有唾液酸的糖链结构（如唾液酸化蛋白质、脂质和RNA），通过两种关键机制发挥作用：首先，Siglec9和Siglec10 等表达在TME 的免疫细胞表面，如T 细胞、B 细胞和DCs，与肿瘤细胞或其他免疫细胞上的唾液酸化配体接触后，抑制信号传导，从而抑制免疫反应并促进肿瘤免疫逃逸[49，50]。其次，在TME中，肿瘤细胞经常放大Siglec 的表达，促进与表达相应配体的免疫细胞相互作用，进而阻碍免疫细胞的激活，促进免疫耐受和肿瘤免疫逃逸。由于肿瘤细胞糖基化模式的改变导致TME 中唾液酸配体的丰富性增加，Siglec 介导的相互作用已成为研究潜在治疗干预的焦点。针对Siglecs 或其配体的抗体和小分子的治疗方法正在探索中，旨在抵消这些免疫抑制机制并增强肿瘤患者的抗肿瘤免疫反应。

4 结语

肿瘤的发生和发展涉及多种因素的相互作用。在TME 中，细胞间的信号传导和相互作用对肿瘤的生长、侵袭和转移具有重要影响。本综述探讨了TME 中多种免疫细胞、信号通路和细胞因子的相互作用及其与肿瘤发展的关系。对TME 中的免疫细胞、信号传导道路和细胞因子的进一步研究，不仅有助于我们更好地理解肿瘤的发病机制提供了新的视角，也为开发新的肿瘤治疗方法提供了潜在靶点。未来的研究应进一步探索免疫细胞、信号传导通路和细胞因子在肿瘤靶向治疗中的潜在应用，以期为患者带来更好的治疗效果和生活质量。